上古氣井增壓生產(chǎn)后泡沫排水采氣工作制度優(yōu)化

任 磊，金高彥，安宏廣，劉 杰，楊 文，劉坤鋒，劉麗萍，趙建軍

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川 750006）

泡沫排水采氣是通過(guò)油套環(huán)空向井底積液中加入起泡劑，與井筒積液混合，借助天然氣氣流的攪動(dòng)，油管內(nèi)滑脫沉積的液相變?yōu)榕菽?，利用起泡劑的泡沫效?yīng)、分散效應(yīng)、減阻效應(yīng)和洗滌效應(yīng)在井筒產(chǎn)生低密度含水泡沫，降低了液體密度和氣液表面張力，減少液體沿油管壁上行時(shí)的“滑脫”損失，連續(xù)生產(chǎn)的氣相驅(qū)替泡沫流出井筒，逐步實(shí)現(xiàn)油管內(nèi)氣液結(jié)構(gòu)的連續(xù)分布，提高氣井的攜液能力，從而達(dá)到排出井筒積液的目的，使得氣井生產(chǎn)得到部分恢復(fù)或完全恢復(fù)。

1 起泡劑選用標(biāo)準(zhǔn)

1.1 泡沫排水采氣所用起泡劑性能應(yīng)具有的特點(diǎn)

（1）起泡能力強(qiáng)：在井底礦化水中，只要加入微量起泡劑就要在氣流的攪動(dòng)下，形成大量含水泡沫，水柱變成泡沫，密度下降幾十倍。

（2）泡沫攜液量大：泡沫的水膜越厚，單位體積泡沫含水量越高，表示泡沫的攜液能力越大。

（3）穩(wěn)定性適中：泡沫穩(wěn)定性應(yīng)該適中，如果穩(wěn)定性較差，從井底到井口過(guò)程中可能中途破裂而使水分損失，達(dá)不到排水采氣的目的；如果泡沫穩(wěn)定性過(guò)強(qiáng)，則可能泡沫會(huì)通過(guò)地面管線進(jìn)入站內(nèi)生產(chǎn)流程，對(duì)分離器氣水分離及消泡帶來(lái)困難，甚至造成脫水撬結(jié)晶鹽堵塞。

（4）綜合考慮影響因素：應(yīng)考慮起泡劑抗油性能及抗高礦化度性能，以保證氣泡的攜液能力。

1.2 加注方式及適用性

起泡劑注入方式有泵注法、平衡罐注法、泡排車(chē)注法和投注法。

泵注法適用于有人看守或距井站較近而又需要連續(xù)注入起泡劑的氣井，平衡罐注法主要用于無(wú)動(dòng)力電源或需間隙式注入起泡劑的氣井，氣井的氣水比一般大于330 m3/m3。泡排車(chē)注法主要用于邊遠(yuǎn)又無(wú)人看守或間隙注入起泡劑的氣井，氣水比一般大于200 m3/m3。投注法主要用于間隙生產(chǎn)或間隙加注起泡劑，以及無(wú)人看守的邊遠(yuǎn)小產(chǎn)量氣井，氣水比一般大于330 m3/m3，產(chǎn)水量小于80 m3/d，液體在井筒內(nèi)的流速不宜過(guò)高。

1.3 加注時(shí)機(jī)

如果氣井的實(shí)際流速小于臨界流速，井底就會(huì)出現(xiàn)積液，這時(shí)就要加注起泡劑助排。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了不影響氣井的生產(chǎn)，一般不從流速方面考慮，沒(méi)有確定出一套最佳加注時(shí)機(jī)，影響泡沫排水的效果。

1.4 注入濃度和注入量

（1）注入濃度：起泡劑注入氣井的濃度一般應(yīng)小于其臨界束膠濃度，從而降低起泡劑的浪費(fèi)，避免給氣井生產(chǎn)、地面集輸及氣水分離等帶來(lái)不必要的危害。一般起泡劑的質(zhì)量濃度在400～600 mg/L 時(shí)，帶水能力較好。

（2）注入量：根據(jù)起泡劑注入濃度和氣井產(chǎn)水量，計(jì)算起泡劑注入量。同時(shí)，還要考慮起泡劑的類(lèi)型、氣井帶水生產(chǎn)的平穩(wěn)狀況、溫度和不溶物等物性參數(shù)，但主要應(yīng)以氣井帶水穩(wěn)定連續(xù)為宜。

2 泡排工藝存在問(wèn)題

2.1 劑量大小控制問(wèn)題

起泡劑劑量過(guò)小會(huì)影響泡排的效果，如果放空帶液，則未帶出井筒的水會(huì)使井筒積液情況加重。如果只考慮到井口投放排液棒間隔時(shí)間較少時(shí)對(duì)增加氣井?dāng)y液能力較好，泡沫產(chǎn)生過(guò)多，可能致使站內(nèi)脫水撬三甘醇發(fā)泡嚴(yán)重，從而造成脫水撬三甘醇損失、影響集氣站正常生產(chǎn)。

2.2 冬季注醇影響

甲醇本身是一種消泡劑，它極易鋪展在已經(jīng)形成的泡沫表面，頂替掉原來(lái)形成泡沫的表面活性劑分子形成新的分子膜不穩(wěn)定，在極快時(shí)間內(nèi)就會(huì)破裂，影響泡排效果。

2.3 增壓生產(chǎn)影響

（1）由于氣井進(jìn)行增壓生產(chǎn)后，進(jìn)站壓力降低，差壓增大，泡排過(guò)程中如果劑量過(guò)大，高效分離器分離不及容易將泡沫帶入壓縮機(jī)內(nèi)，泡排劑劑量大小很難控制。

（2）由于增壓生產(chǎn)后，部分產(chǎn)水井生產(chǎn)初期在不泡排的情況下也能自主攜液，但一段時(shí)間后仍需泡排，初次泡排時(shí)間很難控制，若泡排過(guò)早，則有可能造成井底坍塌或站內(nèi)脫水撬發(fā)泡；若泡排過(guò)晚，則有可能造成井筒積液。

根據(jù)以上情況，本文選取A 井、B 井、C 井三口井進(jìn)行分析。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及效果分析

3.1 常用泡排劑性能及實(shí)驗(yàn)井水質(zhì)分析介紹

3.1.1 起泡劑性能 下面是對(duì)目前常用起泡排劑的介紹。孚吉固體泡沫排水劑（UT-6 型）溶解速率較低，在井內(nèi)緩慢溶解，對(duì)消泡工藝要求不是太嚴(yán)格，適應(yīng)水質(zhì)礦化度20 萬(wàn)mg/L 以下，該劑具有抗油能力，藥劑使用濃度一般為積液的0.1 %～1 %。

孚吉UT-11B 液體泡沫排水劑適用于高礦化度地層水，在高、低溫情況下均有較好的攜液能力，在泡排助采過(guò)程中產(chǎn)生的泡沫較多，應(yīng)注意添加相關(guān)的消泡流程。

孚吉FG-4 固體消泡劑具有消泡速度快、抑泡能力強(qiáng)的特點(diǎn)，初次加藥量為3 根，當(dāng)消泡棒體積減小一半時(shí)，一般補(bǔ)加。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)情況，一般一月消耗1～3 根（見(jiàn)圖1）。

圖1 孚吉固體泡排棒及消泡棒

3.1.2 水質(zhì)分析情況 地層水的化驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)起泡劑和消泡劑的選擇有重要的作用，下面是A 井和B 井地層水的化驗(yàn)數(shù)據(jù)表（見(jiàn)表1、表2）

表1 A 井地層水化驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 B 井地層水化驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.2 加注時(shí)機(jī)優(yōu)化、加注方式及泡排效果

（1）A 井油套差壓小于3 MPa，采用極限油套差壓分析法進(jìn)行研究，A 井油套差壓與日產(chǎn)氣量對(duì)比圖及采氣、曲線（見(jiàn)圖2）。

A 井2012 年7 月進(jìn)壓縮機(jī)增壓生產(chǎn)，氣量由每天3 萬(wàn)立方米提至5 萬(wàn)立方米，一段時(shí)間后，日產(chǎn)氣量下降，產(chǎn)液量不穩(wěn)定且?guī)б豪щy，需要重新制定泡沫排水采氣工作制度。利用極限油套差壓分析法對(duì)A 井進(jìn)行分析，由圖2 可知，當(dāng)A 井油套差壓達(dá)到1.5 MPa 時(shí)，氣量開(kāi)始下降，2013 年4 月8 日至2013 年5 月8 日油套差壓曲線與1.5 MPa 的縱坐標(biāo)共相交10 次，所以制定A 井的泡排制度為每3 天泡排一次，站內(nèi)配合放空帶液，實(shí)驗(yàn)效果明顯，氣井生產(chǎn)穩(wěn)定。該井礦化度較低，孚吉固體泡沫排水劑（UT-6 型）適合礦化度的范圍為小于20 萬(wàn)mg/L，尤其適合低礦化度氣井泡排助采。由表1 可知，A 井硫化氫含量較低，井口放空時(shí)危險(xiǎn)較小，綜上，該井選擇每3 天加泡排棒3 根。由于起泡劑的加注頻次增加，管線高程差較大，部分泡沫被帶入站內(nèi)生產(chǎn)裝置，影響了正常生產(chǎn)，2013 年5 月26 日A 井口加裝了固體消泡裝置。

圖2 A 井油套差壓與日產(chǎn)氣量對(duì)比圖及采氣、產(chǎn)水曲線

圖3 B 井油套差壓與日產(chǎn)氣量對(duì)比圖及采氣、產(chǎn)水曲線

總結(jié)：A 井油套差壓上升到1.5 MPa 時(shí)，氣量開(kāi)始下降，需要進(jìn)行泡排助采，根據(jù)氣井實(shí)際情況泡排制度制定為每3 天投注法加泡排棒3 根，通過(guò)井口消泡裝置消泡，站內(nèi)配合放空帶液。

對(duì)于該類(lèi)油套差壓較?。ㄒ话愕陀? MPa）產(chǎn)水井，建議采用油套差壓分析法進(jìn)行分析，當(dāng)油套差壓升至一固定值（1～2 MPa）時(shí)，無(wú)論氣量是否下降，均進(jìn)行泡排助采，方式為固體泡排棒投注法泡排。

B 井采用試驗(yàn)法進(jìn)行分析，試驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)圖3）。B井進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行增壓后，原來(lái)的泡排計(jì)劃已不再適合B 井的生產(chǎn)，需要制定更加合理的泡排計(jì)劃，由于該井油套差壓大于3 MPa，所以采用實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行分析。本次試驗(yàn)的影響因素有：是否進(jìn)入壓縮機(jī)、起泡劑的類(lèi)型、加注量和是否加注甲醇有關(guān)，試驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)表3）。

通過(guò)試驗(yàn)B 井的泡沫排水采氣制度制定為每天井口加注起泡劑10 L、1：10 水溶液110 L，站內(nèi)加注消泡劑10 L、1：20 水溶液210 L。從表3 中可以看出此井硫化氫含量較高，若頻繁采取井口7#閥門(mén)投注泡排棒，危險(xiǎn)系數(shù)較高而且對(duì)井口閥門(mén)的使用年限及密封性有較大的影響。該井礦化度很高，孚吉UT-11B 液體泡沫排水劑相比于泡排棒更加適合高礦化度氣井，綜合考慮各種因素后采取泵注法加注孚吉UT-11B 液體泡沫排水劑。使用孚吉UT-11B 液體泡沫排水劑時(shí)，產(chǎn)生的泡沫較多，又結(jié)合站內(nèi)生產(chǎn)情況，站內(nèi)添加了消泡流程（見(jiàn)圖4），為使消泡劑充分和泡沫接觸，消泡劑進(jìn)口處安裝了霧化器。

表3 B 井泡排效果對(duì)照表

圖4 起消泡流程示意圖

圖5 C 井油套差壓與日產(chǎn)氣量對(duì)比圖及采氣、產(chǎn)水曲線

結(jié)論：（1）B 井采用試驗(yàn)法進(jìn)行分析，根據(jù)氣井實(shí)際情況泡排制度制定為每天井口加注起泡劑10 L、1：10 水溶液110 L，站內(nèi)加注消泡劑10 L、1：20 水溶液210 L。

（2）對(duì)于該類(lèi)油套差壓較大（一般大于3 MPa）產(chǎn)水井，建議使用實(shí)驗(yàn)分析法進(jìn)行分析來(lái)確定泡排劑量，泡排期間停止注醇，由于油套差壓較大（井底壓力無(wú)法舉動(dòng)油管內(nèi)液柱），注醇方式選擇為液體起泡劑泵注法加注。

（3）C 井采用實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行分析：該井增壓生產(chǎn)前每天加起泡劑20 L、1：10 水溶液220 L，加消泡劑25 L、1：15 水溶液400 L。鑒于之前增壓生產(chǎn)產(chǎn)水井仍需泡排的情況，該井增壓生產(chǎn)后在產(chǎn)水量下降、產(chǎn)水量未下降的情況下直接進(jìn)行泡排，產(chǎn)水量上升，生產(chǎn)穩(wěn)定（見(jiàn)圖5）。

通過(guò)以上三口井分析可以得出結(jié)論：產(chǎn)水井增壓生產(chǎn)后需要繼續(xù)進(jìn)行泡沫排水采氣，建議此類(lèi)氣井在產(chǎn)水量初次下降時(shí)進(jìn)行泡沫排水采氣。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）對(duì)于油套差壓較?。ㄒ话愕陀? MPa）上古產(chǎn)水氣井，建議采用極限油套差壓分析法進(jìn)行分析，當(dāng)油套差壓升至一固定值（1～2 MPa）時(shí)，無(wú)論氣量是否下降，均進(jìn)行泡排助采，方式為固體泡排棒投注法泡排。

（2）對(duì)于油套差壓較大（一般大于3 MPa）上古產(chǎn)水氣井，建議使用實(shí)驗(yàn)分析法進(jìn)行分析來(lái)確定泡排劑量，泡排期間停止注醇，由于油套差壓較大，泡排方式選擇為液體起泡劑泵注法加注。

（3）上古產(chǎn)水氣井增壓生產(chǎn)后需要繼續(xù)進(jìn)行泡沫排水采氣，建議此類(lèi)氣井在產(chǎn)水量初次下降時(shí)進(jìn)行泡沫排水采氣。

［1］ 張新莊.靖邊氣田泡沫排水采氣工藝及應(yīng)用研究［D］.西北大學(xué)，2010.

［2］ 傅學(xué)秀.泡沫排水采氣是有水氣田的有效增產(chǎn)措施［J］.天然氣工業(yè)，1984，1（4）：2-4.